EP1452827B1 - Vorrichtung mit einem in einem Rohr bewegbaren Molch und einem Positionsdetektor für den Molch - Google Patents

Vorrichtung mit einem in einem Rohr bewegbaren Molch und einem Positionsdetektor für den Molch Download PDF

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EP1452827B1
EP1452827B1 EP04001547A EP04001547A EP1452827B1 EP 1452827 B1 EP1452827 B1 EP 1452827B1 EP 04001547 A EP04001547 A EP 04001547A EP 04001547 A EP04001547 A EP 04001547A EP 1452827 B1 EP1452827 B1 EP 1452827B1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/14—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet
    • B05B12/1481—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet comprising pigs, i.e. movable elements sealingly received in supply pipes, for separating different fluids, e.g. liquid coating materials from solvent or air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B5/1608—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive
    • B05B5/1616—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material
    • G—PHYSICS
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • the invention relates to a position detector for the pig according to the preamble of claim 1.
  • Position detectors are used to measure the position of pigs in delivery lines.
  • the pig is equipped with an internal magnet whose geometric and magnetic axis coincides with the tube axis.
  • a magnetic field sensor is arranged outside of the tube through which the pig is moved. This may be a magnetic or inductive sensor.
  • permanent magnet and magnetic field sensor must be arranged close to each other. With a large distance between Magnetic and sensor would require very sensitive magnetic field sensors, such as coils with large diameter, which take up too much space for some applications.
  • a newt with a position detector is out of the DE 39 20 981 A1 become known, where a plurality of radially arranged inside sealing elements permanent magnets are provided in a pig whose magnetization is substantially in a radial direction with respect to the axis of the tube.
  • This arrangement emerges axially offset twice, wherein the orientation of the permanent magnets in both arrangements is different, so that there is a magnetic field extending substantially parallel to the tube axis outside the tube. This complicates the exact positioning of the pig; Also, the cost is increased due to the large number of magnets.
  • the US Pat. No. 6,014,789 discloses a pig, which is moved to clean a pipe in this.
  • a pig In the middle of the pig there are several discs, in which (according to the local version in Fig. 6) each have a rod-shaped permanent magnet is installed with a radially extending to the tube axis magnetization.
  • a position detector which has a magnetic field sensor, the pig with the associated magnet is located from the outside.
  • the present invention is a device with a movable pipe in a pig and a position detector according to the preamble of claim 1 are developed so that a stronger change in the magnetic field is approaching the moving pig to the magnetic field sensor is obtained, which is largely independent of the angular position of the newt is.
  • the field generated by a rod-shaped permanent magnet connected to the pig runs in a radial direction with respect to the tube axis.
  • the magnetic field of the permanent magnet is thus cut in the relative movement between the moving pig and pipe in the direction inclined to the magnetic axis, resulting in higher changes in the magnetic field.
  • the inventive arrangement of the permanent magnet whose end faces are closer to the inner wall of the tube resulting in a smaller minimum distance between the magnetic field sensor and the permanent magnet and thus a higher amplitude of the output signal of the magnetic field sensor.
  • Rod-shaped permanent magnets are available in a wide range and inexpensive on the market. You can also au simple way to use in a hole of the moving pig, which also requires little effort for their preparation.
  • This high field between the pole piece ends is exposed according to claim 3, the magnetic field sensor.
  • This sensitive arrangement makes it possible to get along with relatively weak permanent magnet. Weak permanent magnets are advantageous in that possibly in other pipe sections, which also passes the moving pig, components are arranged, which should not be exposed to stronger magnetic fields. Even if media are conveyed in the tube which contain magnetizable or magnetic particles, it is advantageous if no stronger magnetic field originates from the moving part.
  • the development of the invention according to claim 5 is advantageous because it provides a seal between the moving pig and the pipe wall with low friction between moving pig and pipe inner wall.
  • a pipeline is shown, which is part of a piping system, via which paint is fed to a spray system, not shown in the drawing, e.g. for painting vehicle bodies.
  • a total of 12 designated pig is shown in the pipe 10. This has a substantially bone-like shape with two head portions 14, 16 which cooperate closely with the tube inner surface, and a lying between the head portions 14, 16 connecting portion 18, the reduced diameter.
  • the pig 12 is generally symmetrical to a median plane.
  • a magnetic field sensor 24 This may be a magnetic or inductive magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor 24 is connected via an operating line 26 and a signal line 28 to a not shown in the drawing operation / evaluation circuit.
  • a transverse bore 32 is provided in the connecting portion 18 of the pig 12.
  • an axially magnetized rod-shaped permanent magnet 34 is fixed, eg glued. The magnetization of the permanent magnet 34 thus extends in relation to the tube axis radial direction.
  • two respective substantially semicircular pole pieces 36, 38 are placed on the outside of the pipe 10. These have a circumferential extent of less than 180 °, here about 160 °, and at the ends of the pole pieces 36, 38 are each flat flanges 40, 42 integrally formed. These each extend substantially parallel to a diameter line.
  • the pole pieces 36 and 38 are made of a high magnetic permeability material and are bolted, glued or otherwise secured to the outer surface of the tubing 10.
  • two Hall probes 44, 46 are arranged in the gaps between the flanges 40, 42. These are each connected via a cable to an associated operating / evaluation circuit 48 or 50, which supply the Hall probes with an impressed measuring current and measure the Hall voltages returned by the Hall probes.
  • the output signals of the two operating / evaluation circuits 48, 50 are summarized by an adder 52, the output signal thus indicates with high sensitivity, whether the permanent magnet 34 is between the pole pieces 36, 38 or not. The exact position of the pig 12 can be measured accordingly.

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Description

  • eine Vorrichtung mit einem in einem Rohn beweg baren Molch und einem.
  • Die Erfindung betrifft Positionsdetektor für den Molch nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Positionsdetektoren werden dazu verwendet, die Stellung von Molchen in Förderleitungen zu messen. In vielen Fällen ist der Molch mit einem innenliegenden Magneten ausgestattet, dessen geometrische und magnetische Achse mit der Rohrachse zusammenfällt. Außen an dem Rohr, durch welches der Molch bewegt wird, ist ein Magnetfeldsensor angeordnet. Es kann sich hierbei um einen magnetischen oder induktiven Sensor handeln.
  • Es wurde nun erkannt, daß derartige Positionsdetektoren aus mehreren Gründen ungünstig sind: Zum einen ist das Magnetfeld, das am Ort des Magnetfeldsensors aufgebaut wird, verglichen mit dem bei den Enden des Permanentmagneten herrschenden Feld klein. Darüber hinaus erhält man zwei Stellungen, bei denen der Magnetfeldsensor anspricht, nämlich dann, wenn jeweils eine der beiden Stirnflächen des Permanentmagneten dem Magnetfeldsensor gegenübersteht. Für eine eindeutige Positionserkennung muß somit das aktuelle Ausgangssignal des Magnetfeldsensors zusammen mit in der Vergangenheit erhaltenen Ausgangssignalen des Magnetfeldsensors ausgewertet werden. Darüber hinaus ist bei exakter Gegenüberstellung von Molch und Magnetfeldsensor keine scharfe Änderung des Magnetfeldsensor-Ausgangssignales mit kleinen Bewegungen des bewegten Molches verbunden.
  • Auch müssen Permanentmagnet und Magnetfeldsensor nahe beieinander angeordnet sein. Bei großem Abstand zwischen Magnet und Sensor bräuchte man sehr empfindliche Magnetfeldsensoren, z.B. Spulen mit großemDurchmesser, die für manche Anwendungen zu viel Platz einnehmen.
  • Ein Molch mit einem Positionsdetektor ist aus der DE 39 20 981 A1 bekannt geworden, wo eine Vielzahl von radial innerhalb von Dichtungselementen angeordneten Permanentmagneten in einem Molch vorgesehen sind, deren Magnetisierung im Wesentlichen in einer bezüglich der Achse des Rohres radialen Richtung verläuft. Diese Anordnung taucht axial versetzt zwei mal auf, wobei die Orientierung der Permanentmagnete in beiden Anordnungen unterschiedlich ist, so dass sich außerhalb des Rohres eine im Wesentlichen parallel zur Rohrachse verlaufendes Magnetfeld ergibt. Dies erschwert die genaue Positionsbestimmung des Molches; auch sind die Kosten infolge der Vielzahl von Magneten erhöht.
  • Die US 6 014 789 offenbart einen Molch, der zur Reinigung eines Rohres in diesem bewegt wird. Im Mittelstück des Molches befinden sich mehrere Scheiben, in die (nach der dortigen Ausführung in Fig. 6) jeweils ein stabförmiger Permanentmagnet mit einer radial zur Rohrachse verlaufenden Magnetisierung eingebaut ist. Mit einem Positionsdetektor, der einen Magnetfeldsensor aufweist, wird der Molch mit den damit verbundenem Magneten von außen lokalisiert.
  • Durch die vorliegende Erfindung soll eine Vorrichtung mit einem in einem Rohr bewegbaren Molch und einem Positionsdetektor gemaß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine stärkere Änderung des Magnetfeldes bei Annäherung des bewegten Molches an den Magnetfeldsensor erhalten wird, die weitgehend unabhängig von der Winkelstellung des Molches ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegeben Merkmalen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verläuft das von einem stabförmigen, mit dem Molch verbundenen Permanentmagneten erzeugte Feld in einer bezüglich der Rohrachse radialen Richtung. Das Magnetfeld des Permanentmagneten wird bei der Relativbewegung zwischen bewegtem Molch und Rohr somit in zur Magnetachse geneigter Richtung geschnitten, wodurch sich höhere Änderungen des Magnetfeldes ergeben. Außerdem können bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Permanentmagneten dessen Stirnflächen näher bei der Innenwand des Rohres liegen, wodurch sich auch ein kleinerer minimaler Abstand zwischen Magnetfeldsensor und Permanentmagnet und damit eine höhere Amplitude des Ausgangssignales des Magnetfeldsensors ergibt.
  • Stabförmige Permanentmagnete sind in großer Auswahl und preisgünstig auf dem Markt erhältlich. Sie lassen sich auch au einfache Weise in eine Bohrung des bewegten Molches einsetzen, die zu ihrer Herstellung ebenfalls wenig Aufwand benötigt.
  • Durch den in Umfangsrichtung verlaufenden Polschuh ist trotzdem gewährleistet, daß das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors weitgehend unabhängig von der Winkelstellung des bewegten Molches (und damit des Permanentmagneten) bezüglich der Rohrachse ist.
  • Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, daß das durch den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld über einen kleinen Spalt zwischen den Enden der Polschuhe geschlossen wird. Man hat dort also verhältnismäßig hohe Feldstärken, da das Streufeld gering ist.
  • Diesem hohen Feld zwischen den Polschuhenden wird gemäß Anspruch 3 der Magnetfeldsensor ausgesetzt. Diese empfindliche Anordnung ermöglicht es, insgesamt mit verhältnismäßig schwachen Permanentmagneten auszukommen. Schwache Permanentmagneten sind im Hinblick darauf vorteilhaft, daß möglicherweise in anderen Rohrabschnitten, welche der bewegte Molch ebenfalls passiert, Komponenten angeordnet sind, die keinen stärkeren Magnetfeldern ausgesetzt werden sollen. Auch dann, wenn in dem Rohr Medien gefördert werden, die magnetisierbare oder magnetische Partikel enthalten, ist es vorteilhaft, wenn von dem bewegten Teil kein stärkeres Magnetfeld ausgeht.
  • Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird nochmals eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Positionsdetektors erhalten, da die Magnetfeldströme zwischen beiden Spalten der Polschuhanordnung zur Messung verwendet werden.
  • Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist deshalb vorteilhaft, weil man eine Abdichtung zwischen dem bewegten Molch und der Rohrinenwand bei geringer Reibung zwischen bewegtem Molch und Rohrinnenwand erhält.
  • Da der Permanentmagnet gemäß Anspruch 5 im verminderten Durchmesser aufweisenden Verbindungsabschnitt des bewegten Molches angeordnet ist, beeinträchtigt sein Vorhandensein nicht die Dichteigenschaften der mit der Rohrinnenwand zusammenarbeitenden Kopfabschnitte.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Figur 1:
    einen schematischen Schnitt durch ein Rohr mit einem darin beweglichen Molch und einem Pos- sitionsdetektor für die Molchposition;
    Figur 2:
    einen transversalen Schnitt durch ein Rohr, einen in diesem beweglichen Molch und einen abgewandelten Positionsdetektor für die Molch- position.
  • In der Zeichnung ist bei 10 eine Rohrleitung wiedergegeben, die Teil eines Rohrleitungssystemes ist, über welche einer in der Zeichnung nicht dargestellten Spritzanlage Lack zugeführt wird, der z.B. zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien dient.
  • In der Rohrleitung 10 ist ein insgesamt mit 12 bezeichneter Molch dargestellt. Dieser hat im wesentlichen knochenförmige Gestalt mit zwei Kopfabschnitten 14, 16, die dicht mit der Rohrinnenfläche zusammenarbeiten, und einem zwischen den Kopfabschnitten 14, 16 liegenden Verbindungsabschnitt 18, der verminderten Durchmesser aufweist.
  • Der Molch 12 ist insgesamt symmetrisch zu einer Mittelebene.
  • Außen auf der Rohrleitung 10 sitzt ein Magnetfeldsensor 24. Bei diesem kann es sich um einen magnetischen oder induktiven Magnetfeldsensor handeln. Der Magnetfeldsensor 24 ist über eine Betriebsleitung 26 und eine Signalleitung 28 mit einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Betriebs/Auswerte-Schaltung verbunden.
  • In dem Verbindungsabschnitt 18 des Molches 12 ist eine transversale Bohrung 32 vorgesehen. In dieser ist ein axial magnetisierter stabförmiger Permanentmagnet 34 fest angeordnet, z.B. eingeklebt. Die Magnetisierung des Permanentmagneten 34 erstreckt sich somit in bezogen auf die Rohrachse radialer Richtung.
  • Auf die Außenseite der Rohrleitung 10 sind zwei jeweils im wesentlichen halbkreisförmige Polschuhe 36, 38 aufgesetzt. Diese haben eine Umfangserstreckung von jeweils weniger als 180°, hier etwa 160°, und an den Enden der Polschuhe 36, 38 sind jeweils ebene Flansche 40, 42 angeformt. Diese erstrecken sich jeweils im wesentlichen parallel zu einer Durchmesserlinie.
  • Die Polschuhe 36 und 38 sind aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität hergestellt und sind an der Außenfläche der Rohrleitung 10 festgeschraubt, festgeklebt oder sonstwie befestigt.
  • Zwischen den Flanschen 40 und 42 der Polschuhe 36, 38 liegen flache Zwischenräume, über welche die Rückführung des Außenfeldes des Permanentmagneten 34 erfolgt, wenn dieser den Polschuhen 36, 38 gegenübersteht. Offensichtlich ist die Stärke des zwischen den Flanschen 40, 42 der Polschuhe 36, 38 herrschenden Feldes weitestgehend unabhängig von der Winkelstellung des stabförmigen Permanentmagneten 34.
  • In den Spalten zwischen den Flanschen 40, 42 sind zwei Hall-Sonden 44, 46 angeordnet. Diese sind jeweils über ein Kabel mit einer zugeordneten Betriebs/Auswerteschaltung 48 bzw. 50 verbunden, welche den Hall-Sonden einen eingeprägten Meßstrom zuführen und die von den Hall-Sonden zurückgelieferten Hall-Spannungen messen.
  • An den Ausgängen der Betriebs/Auswerteschaltungen 48, 50 werden Signale erhalten, die Richtung und Betrag des Magnetfeldes angeben.
  • Die Ausgangssignale der beiden Betriebs/Auswerteschaltungen 48, 50 werden durch einen Addierer 52 zusammengefaßt, dessen Ausgangssignal somit mit hoher Empfindlichkeit erkennen läßt, ob der Permanentmagnet 34 zwischen den Polschuhen 36, 38 steht oder nicht. Entsprechend genau läßt sich die Position des Molches 12 messen.

Claims (5)

  1. Vorrichtung mit einem in einem Rohr (10) bewegbaren Molch (12) und einem Positionsdetektor für den Molch, wobei der Positionsdetektor einen an oder bei dem Rohr anordenbaren Magnetfeldsensor (24; 44, 46) und einen mit dem Molch (12) verbundenen stabförmigen Permanentmagneten (24; 44, 46) aufweist, dessen Magnetisierung im Wesentlichen in einer bezüglich der Achse des Rohres (10) radialen Richtung verläuft,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Positionsdetektor mindestens einen in Umfangsrichtung verlaufenden Polschuh (36, 38) aufweist, der am Rohr (10) in der Nachbarschaft des Magnetfeldsensors anordenbar ist, derart, dass das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors (44, 46) weitgehend unabhängig von der Winkelstellung des Molches (12) bezüglich der Achse des Rohres (10) ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Polschuhe (36, 38) vorgesehen sind, welche sich jeweils über etwas weniger als 180° in Umfangsrichtung erstrecken und so angeordnet sind, daß die Polschuhenden in Umfangsrichtung beabstandet sind, vorzugsweise gleich beabstandet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldsensor (44, 46) bei oder in dem zwischen zwei Polschuhenden liegenden Polspalt angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Magnetfeldsensoren (44, 46) vorgesehen sind und bei jedem der beiden Polschuhspalte einer von den Magnetfeldsensoren angeordnet ist und daß die Ausgangssignale der beiden Magnetfeldsensoren (44, 46) durch einen Addierer (52) zusammengefaßt werden.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Molch (12) zwei dicht mit der Innenwand des Rohres (10) zusammenarbeitende Kopfabschnitte (14, 16) und einen dazwischen liegenden Verbindungsabschnitt (18) verminderten Durchmessers aufweist und daß der Permanentmagnet (22; 34) in dem Verbindungsabschnitt (18) angeordnet ist.
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